(57)【要約】【課題】アイソクロナス制御とドループ制御の切り換え操作が不要で自動で切り換わるようにして作業運転者の操縦負担を少なくすることを目的とするもので、蓄圧室からエンジンの各気筒への燃料噴射制御を行って出力調整を行うコモンレールシステムを利用して簡単な制御プログラムで制御応答性をよくしながら、変速操作の自動化を図ることを課題とする。【解決手段】蓄圧式燃料噴射制御を行うエンジンを搭載した作業車において、負荷変動にかかわらず所定エンジン回転数を維持するアイソクロナス制御（Ａ）を手動変速レバー（２）で行い、負荷に応じてエンジン回転数が変動するドループ制御（Ｂ）をフットペダル（３）で行うと共に、それぞれの変更操作を行うことでその変更操作側制御（Ａ），（Ｂ）を優先処理すべく設定してなる作業車の構成とする。【選択図】図１
2007198300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄圧式燃料噴射制御を行うエンジンを搭載した作業車において、負荷変動にかかわらず所定エンジン回転数を維持するアイソクロナス制御（Ａ）を手動変速レバー（２）で行い、負荷に応じてエンジン回転数が変動するドループ制御（Ｂ）をフットペダル（３）で行うと共に、それぞれの変更操作を行うことでその変更操作側制御（Ａ），（Ｂ）を優先処理すべく設定してなる作業車。
【請求項２】
負荷の増加に伴ってエンジンの回転数を増加させる重負荷制御（Ｃ）を設け、手動変速レバー（２）でのアイソクロナス制御中或いはフットペダル（３）で増速操作をしたにもかかわらずエンジン回転数の低下を検出した場合には、該重負荷制御（Ｃ）に切り換えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンバインやトラクタ或いは田植機等の農作業車、その他一般作業車等に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車は、例えば特開平１０−１５９６０５号公報に記載の如く、エンジンの回転数変更手段として足踏みによって変速を入力するフットペダルと手動によって変速を入力する手動変速レバーを設けている。
【０００３】
また、エンジンの回転数を変更する手段として、ガバナに回転制御用のアクチュエータを接続し、このアクチュエータを作動してガバナの燃料噴射量を変更しエンジンの出力を制御することが行われている。
【特許文献１】特開平１０−１５９６０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２２０４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作業車は、作業時には収穫物の多寡や耕地の固さ、その他の条件によってエンジンの負荷が変動しても、出力を調整して一定のエンジン回転数を維持するアイソクロナス制御を手動変速レバーで行い、フットペダルで負荷に応じてエンジン回転数が変動するドループ制御を行ない、走行速度の変更を行うようにしている。そして、アイソクロナス制御とドループ制御の切り換えには別の切換操作が必要であった。
【０００５】
そこで、本発明では、アイソクロナス制御とドループ制御の切り換え操作が不要で自動で切り換わるようにして作業運転者の操縦負担を少なくすることを目的とするもので、蓄圧室からエンジンの各気筒への燃料噴射制御を行って出力調整を行うコモンレールシステムを利用して簡単な制御プログラムで制御応答性をよくしながら、変速操作の自動化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
すなわち、請求項１の発明は、蓄圧式燃料噴射制御を行うエンジンを搭載した作業車において、負荷変動にかかわらず所定エンジン回転数を維持するアイソクロナス制御（Ａ）を手動変速レバー（２）で行い、負荷に応じてエンジン回転数が変動するドループ制御（Ｂ）をフットペダル（３）で行うと共に、それぞれの変更操作を行うことでその変更操作側制御（Ａ），（Ｂ）を優先処理すべく設定してなる作業車としたものである。
【０００７】
この請求項１記載の発明では、基本的には手動変速レバー２でアイソクロナス制御Ａを行い、フットペダル３でドループ制御Ｂを行うのであるが、手動変速レバー２或いはフットペダル４を変速操作することで、その変速操作側のアイソクロナス制御Ａ或いはドループ制御Ｂに自動的に切り換わる。
【０００８】
また、請求項２の発明では、負荷の増加に伴ってエンジンの回転数を増加させる重負荷制御（Ｃ）を設け、手動変速レバー（２）でのアイソクロナス制御中或いはフットペダル（３）で増速操作をしたにもかかわらずエンジン回転数の低下を検出した場合には、該重負荷制御（Ｃ）に切り換えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車としたものである。この構成で、特に負荷が大きくてアイソクロナス制御Ａやドループ制御Ｂを維持できずに減速するような場合にも重負荷制御Ｃに自動的に切り換わってエンジン出力が増大して作業や走行の継続が可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、作業時には手動変速レバー２を操作して作業に適した一定のエンジン回転数を維持して走行し、単なる移動走行時にはフットペダル３で速度を調節しながら走行するのであるが、例えば、移動走行を終えて作業を開始する場合には手動変速レバー２で作業に適したエンジン回転数に変速すると直ちにアイソクロナス制御Ａに切り換わって最適回転数を維持することになる。また、作業を終えて移動走行に移る場合にはフットペダル３を変速操作することでドループ制御Ｂに切り換わり、走行地面の状況に応じた速度で走行できるようになる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、手動変速レバー２によるアイソクロナス制御Ａによって一定速度で回転を維持しようとしても負荷が大きくて減速してしまうような場合やフットペダル３によるドループ制御Ｂで所望速度に変更できない場合には重負荷制御Ｃに切り換ってエンジンの１の出力が増大し、負荷に打ち勝って増速するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンについてその概要を説明する。蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンとは、各気筒へ燃料を噴射するインジェクタ１０への燃料供給を必要な圧力に制御したコモンレール（蓄圧室）１１を介して行うもので、図２に示すシステム図で燃料噴射制御状態を説明する。
【００１２】
燃料タンク１２内の燃料は吸入通路１３により燃料フィルタ１４を介してエンジンで駆動される高圧ポンプ９に吸入され、この高圧ポンプ９によって加圧された高圧燃料は流入圧制御弁２０で圧をコントロールされて吐出通路１５によりコモンレール１１に導かれて蓄えられる。
【００１３】
コモンレール１１内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路１６により気筒数分のインジェクタ（燃料噴射弁）１０に供給され、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）１７からの指令に基づき、気筒ごとにインジェクタ１０の電磁弁が開弁作動して、高圧燃料がエンジンの各燃焼室内に噴射供給される。
【００１４】
各インジェクタ１０での余剰燃料（リターン燃料）は各リターン通路１８により共通のリターン通路１９へ導かれ、このリターン通路１９によって燃料タンク１２へ戻される。
また、コモンレール１１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を制御するため、コモンレール１１の端部に圧力制御弁３５が設けられている。この圧力制御弁３５はＥＣＵ１７からのデューティ信号によって燃料タンク１２への余剰燃料のリターン通路１９の戻り流量を調整するものであり、これによりコモンレール１１の燃料吐出圧力を制御することが出来る。具体的には、エンジン運転条件に応じて目標コモンレール圧力を設定し、コモンレール圧センサ２１により検出されるコモンレール圧力がこの目標コモンレール圧力と一致するように、圧力制御弁３５を開閉制御する。
【００１５】
図３は、ＥＣＵ１７の信号入力制御ブロック図である。
手動変速レバー２の回動位置を検出するポテンショメータ５からの変速信号とフットペダル３の回動位置を検出するポテンショメータ６からの変速信号がＥＣＵ１７に入力する。この他に、エンジン回転数センサ２２、気筒判別センサ２３、吸入空気のターボ圧センサ２４、吸入温度センサ２５、ラジエータ水温センサ２６、吸入空気温度センサ２７、コモンレール圧センサ２１、タイマー２８、走行速度センサ３２、ブレーキセンサ３３の各情報がＥＣＵ１７へ入力する。
【００１６】
このＥＣＵ１７からはグロープラグ制御信号２９、インジェクタ制御信号３０、コモンレール圧制御信号３１が出力される。
エンジン回転数と出力トルクの関係において、ＥＣＵ１７には、図４に示すアイソクロナス制御Ａとドループ制御Ｂ及び重負荷制御Ｃの三種類の制御モードを設けている。
【００１７】
アイソクロナス制御Ａは、負荷が変動しても回転数が一定になるように出力を負荷に応じて変更する制御で、手動変速レバー２の回動すなわちレバーメータ５によって設定回転数を変更するようにして、通常の農作業を行う場合に使用する。例えば、コンバインであれば収穫作業であり、トラクタであれば耕運作業であって、収穫物が多くて負荷が増大しても耕地が固くて耕運刃に抵抗がかかっても出力が変動して回転数を維持するので、最適作業状態を維持しながら運転作業者が楽に操縦できる。出力の変動はインジェクタ制御信号３０とコモンレール圧制御信号３１でインジェクタ１０での燃料噴射量の変更と噴射タイミングの変更によって行う。
【００１８】
ドループ制御Ｂは、負荷による回転数の変動で出力も変動する制御で、フットペダル３の踏み込みによる回動で回転数を変更するようにして、農作業を行わず移動走行する場合に使用する。単なる移動のために走行する場合には、例えばブレーキをかけて走行速度を減速したり停止したりしようとすると、この走行負荷の増大に伴ってエンジン回転数が低下するため、この走行速度の減速ないし停止を安全に行うことができ、また、例えば、登坂時におけるエンジンの負荷状態を操縦者が察知できる。
【００１９】
重負荷制御Ｃは、アイソクロナス制御Ａで出力を負荷に応じて変更しようとしても一定の回転数を維持できなくなった場合に回転数を上昇させて出力を上げる制御で、特にエンジンの負荷限界近くで農作業を行う場合に使用する。例えば、トラクタで耕運作業を行っている際に特に硬い耕地に出くわした場合にこの重負荷制御Ｃを用いるとエンジン出力が通常の限界を越えて増大するので作業を中断することがない。
【００２０】
この重負荷制御Ｃは、ドループ制御Ｂで増速したにもかかわらず負荷が大きくて減速する場合に使用しても良い。
なお、このエンジン出力限界近くでの作業時にはエンジン回転数が増加するので、走行速度も速くなるが、これを防ぐために走行伝動経路に変速機を設け走行速度を一定にするよう制御すれば良い。
【００２１】
次に、このディーゼルエンジンの制御状態を図１のフローチャートで説明する。
制御がスタートすると、まずステップＳ１でペダル用ポテンショメータ６の回動すなわちペダル変速入力を判断し、ＹＥＳならばステップＳ２のドループ制御Ｂを実施し、ＮＯならばステップＳ３のレバー用ポテンショメータ５の回動すなわちレバー変速入力の判断に移行する。ドループ制御Ｂは単なる移動走行に使われる。
【００２２】
ステップＳ３でレバーで変速入力を判断し、ＹＥＳならばステップＳ４のアイソクロナス制御Ａを実施し、ＮＯならばステップＳ５の前に移行する。
ステップＳ４のアイソクロナス制御Ａ後或いはドループ制御Ｂ後にステップＳ５のエンジン回転低下を検出すると、ステップＳ６の重負荷制御Ｃに移行する。
【００２３】
以上のように、アイソクロナス制御Ａとドループ制御Ｂはレバーメータ５やペダルメータ６の変更操作或いはエンジンの回転低下を検出しない限りはその制御を維持することになる。
【００２４】
なお、ドループ制御Ｂから重負荷制御Ｃへの移行は燃料の噴射量が全出力時の噴射量の７５％以上になると行うようにしても良い。
また、コンバインやトラクタ等の作業機は、機体の旋回走行時に負荷が増大するために旋回信号をＥＣＵ１７に入力し、ドループ制御Ｂで走行中に旋回信号が入力すると重負荷制御Ｃに移行し、旋回が終了するとドループ制御Ｂに戻すようにしても良い。
【００２５】
ステップＳ７の停止判断で、ＮＯであれば再びステップＳ１の前に戻り、制御判断を繰り返すことになる。
次に、蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射の異常が発生した場合の対応を説明する。
【００２６】
燃料噴射は、図２で説明したように、ＥＣＵ１７からの燃料噴射信号によってインジェクタ１０のソレノイドを作動させて設定時間だけ開弁し燃料をシリンダ内へ噴射するが、インジェクタ１０の弁が異常により開弁したままになるとエンジンの回転が上昇するので設定回転数以上の回転をエンジン回転数センサ２３で検出すると空気供給路に設けた吸気制御弁を閉じることでエンジンを停止する。
【００２７】
また、インジェクタ１０の異常を検出する手段としてインジェクタ１０の弁近くに歪ゲージからなる開弁センサを設けて、この開弁センサの開弁信号とＥＣＵ１７からの開弁指令が一致しなくなることで異常を検出しエンジンを停止するようにしても良い。この場合に、走行クラッチを切り緊急ブレーキを作動させることで機体の暴走を防ぐ。
【００２８】
エンジンを停止させる手段としては、排気経路に排気弁を設けてこの排気弁を閉じることでバックプレシャーをかけて停止させるようにしても良い。
インジェクタ１０の異常を検出する手段としては、前記の歪ゲージに変えて針状の弁の動きを検出する近接スイッチにすることも出来る。
【００２９】
ＥＣＵ１７には、ラジエータ水温度センサ２６の計測温度が入力されているが、この計測温度が例えば１００℃になればエンジンのオーバーヒートであると判断され、操作パネルにオーバーヒートが表示されると共に走行速度や作業機駆動用ＰＴＯ軸の回転速度の減速が行われる。このオーバーヒート検出は、計測温度が一定以上になった場合だけでなく、温度上昇率を計算し一定温度後の上昇率が異常に高い場合にはオーバーヒートになる可能性が高いので、早めにオーバーヒート可能性を表示し前記の負荷低減を行うようにする。
【００３０】
蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンは、ＥＣＵ１７からインジェクタ１０への燃料供給を制御しているので、単なる走行やトラクタでの消毒作業やコンバインでの籾排出作業で、ＥＣＵ１７でエンジンの低出力が所定時間持続していると判断されれば、爆発させる気筒を制限することが出来る。その際に停止させる気筒を固定することなくローテーションすることでエンジン全体の熱バランスを良好に出来る。例えば、４気筒エンジン（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３，Ｎｏ．４）の場合においては、順番に１気筒ずつ停止させてもよいし、２気筒停止させてもよい。２気筒停止の場合においては、Ｎｏ．１とＮｏ．３を停止させ、所定時間後にＮｏ．２とＮｏ．４を停止させるように構成してもよい。また、２気筒の組み合わせは、Ｎｏ．１とＮｏ．２及びＮｏ．３とＮｏ．４、又は、Ｎｏ．１とＮｏ．４及びＮｏ．２とＮｏ．３の組み合わせでもよい。また、馬力に余裕がある場合などによっては、３気筒を停止させるように構成してもよい。なお、停止する気筒の吸排気弁を開いたままにすることでエンジンに無駄な負荷をかけないように出来る。
【００３１】
また、負荷が所定値以上の状態が、所定時間以上続く場合においては、エンジンストップしてしまう可能性があるので、速やかに全気筒を着火して運転再開するようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明実施例の制御モード切り換えフローチャート図
【図２】本発明による蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンの概略構成図
【図３】本発明実施例の制御ブロック図
【図４】本発明実施例の制御モード図
【図５】本発明実施例の変速操作信号入力図
【符号の説明】
【００３３】
Ａ  アイソクロナス制御
Ｂ  ドループ制御
Ｃ  重負荷制御
２  手動変速レバー
３  フットペダル
５  手動変速レバー用ポテンショメータ（レバーメータ）
６  フットペダル用ポテンショメータ（ペダルメータ）
９  高圧ポンプ
１０  インジェクタ
１１  コモンレール（蓄圧室）
１２  燃料タンク
１３  吸入通路
１４  フィルタ
１５  吐出通路
１６  高圧燃料供給通路
１７  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１８  リターン通路
１９  リターン通路
２０  圧力制御弁
２１  コモンレール圧センサ
２２  エンジン回転数センサ
２３  気筒判別センサ
２４  吸入空気のターボ圧センサ
２５  吸入温度センサ
２６  ラジエータ水温センサ
２７  吸入空気温度センサ
２８  タイマー２８
２９  グロープラグ制御信号
３０  インジェクタ制御信号
３１  コモンレール圧制御信号
３２  走行速度センサ
３３  ブレーキセンサ
３５  圧力制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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